基于Simulink代码生成的FPGA信号处理系统仿真验证平台

基于FPGA的数字信号处理系统具有高速、低成本、可维护性等多方面优势,应用范围日益广泛,但是随着FPGA数字信号处理系统规模和复杂度不断提高,传统功能验证方法存在仿真平台搭建难度大、效率低的问题。为了提升仿真验证平台开发效率和规范性,提出一种基于Simulink代码自动生成技术的联合仿真验证平台。该平台使用Simulink HDL Coder基于模型的方法搭建仿真环境中复杂数字信号处理部分,通过模型仿真后直接生成HDL代码,最终在IES中进行整个系统的仿真验证。通过搭建SMA基带信号处理系统仿真验证平台,验证了该方法的有效性。研究结果表明,这种仿真平台搭建方法除了验证用例和部分通用接口以外,所有算法的相关设计代码都是Simulink自动生成,从而简化了仿真平台开发流程,有效提升了仿真平台的开发效率和可靠性。

Matlab/Simulink代码生成技术在RTDS上的应用

针对实际电力系统运行和控制的复杂性与Matlab仿真非实时性的矛盾,提出跨平台联合仿真。采用基于Matlab/Simulink代码生成技术与RTDS实时仿真系统相结合的方法,以高压直流输电系统模型为研究对象,利用Embedded Coder开发工具对系统的控制模块进行代码生成,并在RTDS中完成代码移植实验。通过对比仿真波形,验证得到结果行为一致。由此表明,该方法能够有效利用Simulink良好的开发环境和RTDS的实时仿真特性,在离线仿真成功的基础上,完成实时仿真测试,使工作便捷高效,同时保证结果精准可信。

基于Simulink代码生成器的翻译模拟式虚拟DCS实现方案

基于Simulink代码生成器的翻译模拟式虚拟DCS的功能,包括组态翻译和调度运算两部分。通过将实物DCS平台的组态文件翻译到Simulink平台并生成代码,再编译成算法文件实现组态翻译功能。调度运算功能,包括仿真模式控制类的运行、冻结、加减速运行功能,以及仿真指令类的设置与获取变量值、存装工况、存装回溯条件、变量超控、故障模拟等功能。以百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器水位控制系统为例,对该实现方案进行验证,验证结果能够满足模拟机的仿真效果。

基于深度学习的代码生成方法研究进展

关注根据自然语言描述生成相关代码片段的代码生成(code generation)任务.在软件开发过程中,开发人员常常会面临两种情形.一种是通用功能的实现,需要开发人员编写大量重复且技术含量较低的代码;另一种是依赖于特定任务要求,需要开发人员查询文档或使用其他工具才能完成的代码编写工作.代码生成作为最直接辅助开发人员完成编码的工作受到学术界和工业界的广泛关注.让机器理解用户需求,自行完成程序编写也一直是软件工程领域重点关注的问题之一.近年来,随着深度学习在软件工程领域任务中的不断发展,尤其是预训练模型的引入使得代码生成任务取得了十分优异的性能.系统梳理当前基于深度学习的代码生成相关工作,并将目前基于深度学习的代码生成方法分为3类:基于代码特征的方法、结合检索的方法以及结合后处理的方法.第1类是指使用深度学习算法利用代码特征进行代码生成的方法,第2类和第3类方法依托于第1类方法进行改进.依次对每一类方法的已有研究成果进行系统的梳理、分析与总结.除此之外,汇总并分析已有的代码生成工作中常用的语料库与评估方法,以便于后续研究进行实验设计.最后,对代码生成方法研究进展进行总结,并针对未来值得关注的研究方向进行展望.

基于提示学习的轻量化代码生成方法

代码自动生成是提高软件开发效率的有效途径之一,已有的研究一般将代码生成作为一项序列到序列的任务,并且大规模预训练语言模型的微调过程往往伴随着高昂的算力开销。文中提出了一种基于提示学习的轻量化代码生成方法(Prompt Learning based Parameter-Efficient Code Generation,PPECG),该方法通过查询代码语料库中与当前需求最相似的结果作为提示,指导预训练语言模型进行代码生成,并且在该过程中固定模型的绝大多数参数以实现减少算力开销的目的。为了验证PPECG的有效性,文中选取了两个代码生成数据集,分别是CONCODE和Solidity4CG,通过计算生成结果的BLEU,CodeBLEU以及Exact Match值来验证PPECG的有效性,实验结果表明,PPECG有效地减少了微调时的显存开销,且在上述指标上基本接近甚至优于目前的SOTA方法,能够较好地完成代码生成的任务。

国产神威环境下Athread代码生成工具的设计与开发

针对国产神威环境下众核代码编写工作量大的问题,设计实现一个可以将核心段的串行代码自动转换为Athread代码的工具。采用Rust语言进行词法和语法分析,面向不同数组维度的Fortran和C语言程序,基于主程序调用master程序再由master程序调用slave程序的三层模板程序架构,集成常用众核优化方法的代码框架。经过实验分析,采用该自动转换工具生成的Athread代码相较于人工编写的OpenACC*加速的程序有更高的加速比,特别是对多个核心段进行众核化加速时的加速比相差15%,验证该转换工具具有很好的实用性。

基于Simulink的MC9S12XEP100底层自动代码生成设计

针对传统汽车电子控制单元设计开发过程中存在的手工编程效率低、可靠性差和开发周期长等问题,本文提出一种基于Simulink自动代码生成技术的设计方法。在Matlab/Simulink环境下,对NXP公司16位单片机MC9S12XEP100编写包含系统目标文件在内的控制文件,实现嵌入式C代码生成。同时,编写C MEX S函数及模块目标语言编译器(target language compiler,TLC)文件,并进行封装,实现该款芯片各底层驱动模块代码内嵌,添加至Simulink模块库,在Simulink中对底层模块进行模型搭建,并生成嵌入式代码进行硬件在环测试。测试结果表明,本文所设计的底层自动代码生成技术,实现了底层代码的自动配置,同时与应用层代码结合,实现CAN车速报文接收和定时发送,所解析的车速信号与Simulink模拟车速信号对比一致,验证了本文所设计的底层驱动模块的高效性和可行性。该研究能够有效解决项目研发过程中底层代码配置复杂的问题。

浅析大模型代码生成技术在数字化银行的应用

大模型代码生成是近年来人工智能和软件开发领域的一项创新技术,其利用大型预训练语言模型(如GPT系列),通过深度学习来自动生成源代码或脚本,以完成特定的任务或实现特定的功能。大模型代码生成的核心在于将自然语言处理(NLP)技术应用于代码的创建,从而大幅提高软件开发效率、降低错误率,并加速其新功能的开发。

模板运算代码的自动生成与调优框架

针对现有模板代码生成方法不支持多图形处理器(GPU)、调优不充分等问题,提出一种由领域专用语言(DSL)描述的模板代码的自动生成与调优框架。在代码自动生成阶段,该框架能够自动解析上层提供的描述语言,构建计算图进而生成模板运算的统一计算设备架构(CUDA)核函数,同时根据单GPU或多GPU环境生成不同的主机端代码。在代码调优阶段,根据不同的GPU型号确定候选参数范围,动态调用生成的CUDA核函数以确定最优参数。在多GPU的情况下,自动生成的主机端代码能够使用计算与通信重叠的方法进行边界数据交换。在4种不同的GPU与7、13、19、27点模板运算中,该框架能找到最优的参数配置。实验结果表明,对于Tesla V100-SXM2,以调优过的参数进行模板运算,该框架在单精度4种模板运算下的每秒万亿次浮点运算数(TFLOPs)分别为1.230、1.680、1.120、1.480,在双精度下分别为0.690、1.010、0.480、1.470,平均性能达到手工优化代码的98%,并且描述更简单,支持多GPU扩展。

结合双维注意力与特征融合的GUI代码生成方法

针对传统GUI代码生成方法在准确率和性能上的不足,提出了一种新颖的结合双维注意力与特征融合的GUI代码生成方法。该方法首先利用视觉特征网络提取图像特征、DSL编码网络编码上下文向量;然后利用双维注意力模块对图像特征与上下文向量进行高效筛选,得到空间、通道两个维度上的带权图像特征;最后利用特征融合单元将带权图像特征与上下文向量进行对齐,使得图像特征同时包含预测代码所需的视觉信息与语义信息,协助模型更加快速、准确地解码生成目标代码。实验结果表明笔者方法代码生成准确率和BLEU分数表现优于多个对比模型和方法。

基于代码生成技术的Matlab/Simulink实验教学改革

针对Matlab/Simulink实验教学中存在仿真实验内容单一、缺少系统性和整体性、缺少项目化训练的问题,以PID控制和电机控制为教学案例,实现理论与实践相结合,将实践环节内容系统化、可视化,将学生所学的知识用于实际可操作、可控制的系统,使学生了解从软件仿真到硬件控制功能的实现过程,加强并拓宽学生对Matlab/Simulink应用范围的掌握,提高相关方面实验动手能力和编程能力。

核能装备安全控制代码自动生成软件研发与应用的构想与成果展望

目前,核能装备等安全关键系统中软件的作用越来越重要,对系统的安全稳定运行具有至关重要的影响。安全关键软件规模的增长和复杂度的增加给设计和开发高可信的软件带来了新的挑战,亟需新的软件开发和验证方法与模式。针对此需求,本文围绕核能装备安全控制代码自动生成软件研究面临的三大关键科学问题,分别开展一个基础理论、七大关键技术及一套原型系统的研究。通过核能安全控制代码自动生成软件总体设计集成与评估、核能安全控制与交互系统软件建模技术、核能安全控制系统模型分析与验证技术、核能安全控制系统可信软件代码自动生成技术等方面的研究,突破核能装备安全控制代码自动生成软件在建模、代码生成和测试验证面临的系统性技术瓶颈,建立起新的安全关键软件开发和验证方法与模式。通过可信安全控制代码自动生成软件工程化应用与认证技术研究,构建一个核能装备安全控制代码自动生成的原型系统,并在核能、汽车等领域对研究成果进行验证。通过上述研究实现以下5个方面创新:一是形式化方法与模型驱动开发融合理论,用确定的数学理论保证模型的高可信;二是状态机扩展同步数据流语言形式化定义方法,建立适用于核能、航空、汽车等场景的软件建模方法;三是基于交互式定理证明的可信代码生成器构造方法,形成经过形式化验证的可信代码生成器;四是数据驱动的测试用例智能生成方法,实现测试验证的自动化;五是一套面向核能装备控制软件的一体化研发平台,构建完整的开发和验证工具链。本文旨在以形式化和模型驱动方法为基础,对安全关键软件的建模、模型验证、代码生成、测试验证等方面进行系统性研究,以形成高可信的安全关键软件开发和验证新方法。研究成果对核能等领域安全关键软件开发相关工业软件的科学研究、技术研发、产业发展等具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

基于知识图谱和GPT模型的可靠性代码自动生成方法

工程结构服役中广泛使用可靠性分析进行结构安全评估,但可靠性分析方法种类多、分析程序代码自动化程度低且复用难,需要研究可靠性代码自动生成方法。生成式预训练转换器GPT(Generative Pre-trained Transformer)模型已经在大量替代编程手工作业,进行代码自动生成。但是,其在工程领域中的应用受限于可学习数据量小和问题匹配度不高。本文提出了一种结合多种类可靠性知识图谱、基于GPT的代码自动完成模型进行Matlab可靠性代码预测的方法,使用精心设计的源代码预处理降噪策略,以及知识图谱传播模拟密集型任务解释意图;采用条件代码生成训练,有效提升了小数据样本量的学习性能,实现高准确率、问题匹配的可靠性代码自动生成。最后通过三个可靠性知识图谱案例验证了所提方法的有效性。

一种Simulink模块封装的自动代码生成技术研究

针对飞思卡尔核心控制板MC9S12XS128编程繁杂、设计开发周期长的问题,提出利用MATLAB语言来表示控制板底层驱动接口函数,并将其封装成Simulink模块,利用RTW代码生成工具,快速生成各个模块的驱动代码,实现MC9S12XS128控制板图形化编程。为了验证该方法的可行性,搭建基于MC9S12XS128单片机的汽车电子节气门位置跟随控制试验环境。实验结果表明:Simulink模块封装的代码生成技术满足控制系统开发需求,具有很强的适用性。

针对gem5指令集实现及其功能测试的自动代码生成

在嵌入式领域,计算机系统模拟器是研究与原型开发的重要工具.对于采用解释执行的模拟器,其CPU模型的译码过程会影响性能,如何提升译码过程的性能是提高仿真效率的关键问题之一.此外,对于无标准测试集的指令集来说(例如自定义指令),手动编写指令功能测试的开发效率较低,并且其与实现译码过程所需的指令信息基本相同.为解决上述问题,提出一个代码生成方案,输入一份指令集描述,输出针对gem5优化后的指令集实现代码和功能测试代码.首先,扩展gem5的指令集描述语言,将其分为编码描述、功能描述和测试描述.其次,针对gem5优化译码决策树构建算法,并为gem5生成译码模块代码、指令集实现代码和指令功能测试用例.最后,以Cortex-M3指令集为例与原方案相比,总生成时间减少约64%,编译后的可执行文件代码大小减少约407 KB,性能提升约13%,并且能够提高开发效率.

基于ANTLR4的DDS代码生成工具的设计与实现

当下DDS代码生成工具生成的工程文件冗余、开源代码不能满足项目需要,为此设计并实现基于ANTLR4的DDS代码生成工具,根据IDL文件中定义的数据类型,生成支持CMake构建的工程文件,能够在Windows/Linux等不同平台下的编译。聚焦于识别和处理IDL编程语言的词法、语法及语义分析,基于ANTLR4语言识别工具和实例化模板,构建用户自定义数据结构的DDS应用代码文件。测试结果表明,所提工具支持UI和命令行两种运行方式,具有较好的生成速度,支持IDL标准中定义的多种数据类型和关键字,生成的工程文件支持跨平台编译。

基于Stateflow的步进电机模型的代码生成技术研究

基于DSP的传统电机驱动代码的开发周期长、效率低、实现比较复杂。针对这一问题,文章提出利用Mathworks公司研发的Embedded Coder工具箱辅助DSP实现步进电机的代码生成。文章介绍了步进电机结构和串口通信机制,以及Embedded Coder和Stateflow实现步进电机代码和自定义UART通信协议代码的生成方法。本研究通过使用Stateflow设计步进电机代码模型,并利用Embedded Coder工具生成步进电机的执行代码,实现Simulink环境下DSP程序调试与步进电机系统开发。

与AUTOSAR兼容的Matlab/Simulink自动代码生成技术

探讨了沿用Matlab/Simulink基于模型的软件开发方法并且生成的代码与AUTOSAR标准兼容的机理,通过实例描述了如何使用Matlab/Simulink生成与AUTOSAR标准相兼容的过程,最后对生成的代码文件进行分析.

基于嵌入式系统Matlab代码生成的电机控制技术课程教学改革

现阶段的电机控制课程实验教学内容单一,难以达到实验教学目标。基于自动代码生成和硬件封装技术,构建了电机智能控制嵌入式系统实验开发平台,并将其应用到电机控制课程的实验教学中,丰富了实验教学内容,提高了实验效率,为实验教学提供了便利,符合新工科建设的要求,有助于培养出具有自主创新能力的高等教育人才。

基于MATLAB/Simulink异步电机矢量控制系统C代码生成

随着工业技术的发展,异步电机控制系统的开发流程要求更低的成本和更短的周期,而MATLAB配合TI系列DSP正好为此提供了一个开发平台。本文提出的控制系统开发流程首先通过构建异步电机控制系统仿真模型获得所需控制参数;之后根据所获取的控制参数和外部硬件结构,构建控制系统代码生成模型,生成所需的DSP可执行C代码;最后将生成的可执行代码下载到以TI系列DSP为控制核心的硬件控制系统中进行硬件实验,矫正模型参数并验证生成代码的正确性。